conteÚdo da aula -...
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19/04/2017
1
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA
ELETRÔNICA 1 - ET74C
Prof.ª Elisabete Nakoneczny Moraes
ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA-
FONTE DE ALIMENTAÇÃO VARIÁVEL
Curitiba, 20 abril de 2017.
20 Abr 17 APS - Fonte de Alimentação 2
CONTEÚDO DA AULA
1. REVISÃO: Retificação pura & com filtro
2. FONTE DE ALIMENTAÇÃO (FA): Linear e Chaveada
3. REGULAÇÃO EM FA LINEAR
4. TIPOS DE REGULAÇÃO
5. EXPLICAÇÃO DA APS
6. NOÇÕES SOLDAGEM
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1-Revisão: RETIFICAÇÃO PURA
20 Abr 17 APS - Fonte de Alimentação 3
D1 D2
D3D4
RL
RL
RL
VDC=(Vmáx-Vt)/
VDC=2(Vmáx-Vt)/
VDC=2(Vmáx-2Vt)/
VDC≈0,318Vmáx
VDC≈0,636Vmáx
Ponte retificadora
Tape central
1-Revisão: etapa Filtro
20 Abr 17 APS - Fonte de Alimentação 4
b) DUPLO DE MEIA ONDA, TAPE CENTRAL
D1 D2
D3D4
RL
RL
VDC≈0,636Vmáx
VDC≈Vmáx
c) PONTE RETIFICADORA
Sem filtro
Com filtro
Capacitor de capacitância
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2-FONTE CHAVEADA x LINEAR
20 Abr 17 APS - Fonte de Alimentação 5
Créditos:
http://professorpetry.com.br/Ensino/Repositorio/Docencia_CEFET/Eletronica_Basica/2007_1/Aula_18.pdf
FONTE CHAVEADA – 65W FONTE LINEAR – 29W
2- FONTE LINEAR
20 Abr 17 APS - Fonte de Alimentação 6
Créditos:
http://professorpetry.com.br/Ensino/Repositorio/Docencia_CEFET/Eletronica_Basica/2007_1/Aula_18.pdf
Principais vantagens:
1. Simplicidade;
• De fácil projeto e montagem;
• Tecnologia bem dominada e conhecida.
2. Operação silenciosa e resposta dinâmica rápida;
3. Baixo custo;
4. Robustez e confiabilidade.
Principais desvantagens:
1. Apenas diminuem a tensão. Daí o uso de um transformador de baixa
frequência antes da retificação;
2. Cada regulador linear tem apenas uma saída;
3. Baixa eficiência (altas perdas no regulador linear) – rendimento de 30
a 60% - Grande volume em dissipador de calor;
4. Pelas considerações anteriores, possuem grande volume e peso.
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2-FONTE CHAVEADA
20 Abr 17 APS - Fonte de Alimentação 7
Principais vantagens:
1. Alta eficiência, acima de 90%, menores dissipadores de calor;
2. Múltiplas saídas;
3. Podem diminuir ou aumentar a tensão de saída;
4. Baixo volume e custo menor para altas potências.
Principais desvantagens:
1. Maior complexidade;
2. Ruídos audíveis e interferência eletromagnética;
3. Tempo de resposta à variações de tensão na entrada e na
carga é maior;
4. Manutenção mais cara.
3-Contextualização: FA sem & com carga
20 Abr 17 APS - Fonte de Alimentação 8
SEM CARGA
= Vcc-
Vout
+
VccI=0A
Zin
-
VRL=Vcc-I.Zin
+
VccI RL
Zin
Vout = Vcc
COM CARGA RL
Vout = VRL= Vcc- V
Vout = VRL= Vcc- I.Zin
carga plena com tensão
carga plena com tensão-carga semtensãoRegulação
V
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3-Fatores que influenciam Vout em FA
20 Abr 17 APS - Fonte de Alimentação 9
Créditos: Professor Pedro Armando da Silva Jr.
a) Variação de carga: A tensão VOut apresenta um valor máximo quando
a saída está em aberto (IL=0). Quando a saída é carregada, a medida
em que IL aumenta há uma queda proporcional de Vout.
b) Variação de linha: Na grande maioria das aplicações, a fonte CC é
alimentada por uma fonte CA através de uma ponte retificadora e um
filtro.
A tensão de linha, fornecida pela concessionária de energia elétrica varia
em torno de 10% de seu valor eficaz, em função da demanda.
Consequentemente, a tensão CC de saída variará nas mesmas
proporções.
c) Variação da temperatura: Mudanças de temperatura provocam
alterações físicas nos componentes eletroeletrônicos, principalmente nos
semicondutores, alterando seu comportamento e acarretando em
variações do comportamento das fontes.
3- Digrama completo de uma FA linear
20 Abr 17 APS - Fonte de Alimentação 10
REGULA
ÇÃO
Estabilização
ou
Regulação
1 2 3 4 5 6
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6
APS - Fonte de Alimentação 1120 Abr 17
4-Tipos de regulação: ZENER
1-Diodo Zener: diodo reversamente polarizado em conjunto com um resistor
série (R1) para absorver as diferenças de tensão entre a fonte e a carga
(R2).
maxmax ZZZ IVP
Valor prático de Iz = 10% Izmax
Funciona como uma fonte de tensão de
módulo Vz.
Vz
Vab > Vz
Se a tensão de operação (Vab) for maior que a tensão de zener (Vz).
a
b
APS - Fonte de Alimentação 1220 Abr 17
4-Tipos de regulação: LM 317
2-Regulador monolítico LM317: permite que a tensão de saída possa ser
ajustada em um valor entre 1,2 a 39V, de acordo com o ajuste das
resistências R1 e R2.
AdjVin
Vout
2).()1
21(25,1 RIadj
R
RVout
Encapsulamento: TO
Iadj=100µA
Apropriado para
ajustes finos. Exemplo
..., 6,23V, ..., 6,25V, ...
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APS - Fonte de Alimentação 1320 Abr 17
4-Tipos de regulação: CIs 78XX e 79XX
3-Regulador monolítico 78XX e 79XX: fornecem tensão de saída fixa
indicada pelos dois últimos dígitos indicativos da sua especificação,
sendo que a
*série 78XX fornece tensões de saída positivas (Ex:LM7812 +12V)
*série 79XX tensões negativas (Ex:LM7905 -5V).
Apresentam ótima regulação, possuem limitador de corrente e proteção
contra curto-circuito e desligamento por sobreaquecimento.
A máxima corrente de saída é limitada em 1A.
Pinagem: Exemplo de aplicação:
Tipo de encapsulamento: TO
C1: capacitor eletrolítico (filtro)C2 e C3: poliéster metalizado (ruídos)
APS - Fonte de Alimentação 1420 Abr 17
4-Tipos de regulação: TJB em sérieTJB=TBJ= transistor bipolar de junção
4-Regulador com transistor série: O zener tende MANTER A REGULAÇÃO
da tensão, enquanto que o transistor T1 controla a corrente suprida à
carga. A tensão na saída é a tensão regulada do zener menos a queda
de tensão na base–emissor (VBE) do T1.
Funcionamento básico:
1)Se a tensão de saída VL diminui, a tensão base-emissor (VBE) aumenta,
fazendo com que o transistor conduza mais e, dessa forma aumenta a
tensão de saída. (VL= Vz- VBE )
2)Se a tensão de saída aumenta, a tensão base-emissor (VBE) diminui e o
transistor conduz menos, reduzindo a tensão de saída.
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APS - Fonte de Alimentação 1520 Abr 17
4-Tipos de regulação: TJB em //
5-Regulador com transistor paralelo: Segue o princípio do regulador
com transistor série , porém em paralelo com a carga.
Funcionamento básico:
1)Se a resistência de carga diminui, menos corrente circula no terminal
de coletor (IC) do T1, assim mais corrente circula na carga, mantendo
a tensão constante.
2)Se a resistência de carga aumenta, mais corrente circula por T1,
assim diminui a corrente na carga, mantendo a tensão constante.
APS - Fonte de Alimentação 1620 Abr 17
5-APS: FA variável com proteção ativa
Orientações Gerais : disponível na WebPage da disciplina
- Avaliação e formação da equipe;
- Satisfação em desenvolver a atividade;
- Planejamento:
- Compra e conferência dos materiais (loja e em casa)
- Guardar as notas fiscais para elaborar o relatório/manual
- Montar inicialmente no protoboard
- Soldar por partes, testar e prosseguir com as novas etapas
- Filmar e fotografar
- Bastidor (gabinete)
- Placa perfurada
- Transistor de potência x dissipador
- Uso dos recursos do SEMAP (ferro de solda, estanho, MD...)
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APS
APS - Fonte de Alimentação 1720 Abr 17
5-EXEMPLO
APS - Fonte de Alimentação 1820 Abr 17
Equipe:
DARLEY, VALKER E VICTOR
1º SEM 16
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EXEMPLO
AT10- Fontes de Alimentação 1912 Abr 17
Equipe:
ALMIR, ARON E EDUARDO
2º SEM 16
6-Esquema completo da FA
APS - Fonte de Alimentação 2020 Abr 17
D1 D2
D3 D4
4700uF/
>30V
500mohms
5k2
100uF/
>30V
BD135BC338
2N3055
1k
10k
Saída 0-18V110V/
220V
9+9V - 2A
Fusível 1,5A
+
+
R1
5k2470
Z1
18VLED1
C1
C2
P1
P2
100
R2
R3
R4
R5
T1
T2=
T3
21 3 4 5 6
Sin
aliza
çã
o
Proteção
ativa
De
sca
rga
ca
pa
cito
r
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5-Materiais: PLACA PADRÃO ilhada
APS - Fonte de Alimentação 2120 Abr 17
Placa em que o circuito será montado.
Placa perfurada ilhada 10x10cm
Créditos da imagem:
http://www.diy.com.br/projeto/tec
nicas-de-montagens-eletronicas
5-Materiais: PLACA PADRÃO contínua
APS - Fonte de Alimentação 2220 Abr 17
Créditos da imagem:
http://www.diy.com.br/projeto/tecn
icas-de-montagens-eletronicas
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5-Materiais: fusível e porta fusível
APS - Fonte de Alimentação 2320 Abr 17
D1 D2
D3 D4
4700uF/
>30V
500mohms
5k2
100uF/
>30V
BD135BC338
2N3055
1k
10k
Saída 0-18V110V/
220V
9+9V - 2A
Fusível 1,5A
+
+
R1
5k2470
Z1
18VLED1
C1
C2
P1
P2
100
R2
R3
R4
R5
T1
T2=
T3
5-Materiais: diodo 5408 & terminais diodo
APS - Fonte de Alimentação 2420 Abr 17
D1 D2
D3 D4
4700uF/
>30V
500mohms
5k2
100uF/
>30V
BD135BC338
2N3055
1k
10k
Saída 0-18V110V/
220V
9+9V - 2A
Fusível 1,5A
+
+
R1
5k2470
Z1
18VLED1
C1
C2
P1
P2
100
R2
R3
R4
R5
T1
T2=
T3
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6-Materiais: capacitor+R5
APS - Fonte de Alimentação 2520 Abr 17
R5 descarga
do capacitor
Vcap12.(9+9)=1,41. 18=25V no mínimo!!!!!!!
ATENÇÃO POLARIDADE
D1 D2
D3 D4
4700uF/
>30V
500mohms
5k2
100uF/
>30V
BD135BC338
2N3055
1k
10k
Saída 0-18V110V/
220V
9+9V - 2A
Fusível 1,5A
+
+
R1
5k2470
Z1
18VLED1
C1
C2
P1
P2
100
R2
R3
R4
R5
T1
T2=
T3
5-Materiais: zener e potenciômetros
APS - Fonte de Alimentação 2620 Abr 17
ATENÇÃO terminal CATODO
K
A
Haste comprida
KNOB
Não indicado para
esta aplicação
Haste curta
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5-Materiais: transistores T1 e T2
APS - Fonte de Alimentação 2720 Abr 17
D1 D2
D3 D4
4700uF/
>30V
500mohms
5k2
100uF/
>30V
BD135BC338
2N3055
1k
10k
Saída 0-18V110V/
220V
9+9V - 2A
Fusível 1,5A
+
+
R1
5k2470
Z1
18VLED1
C1
C2
P1
P2
100
R2
R3
R4
R5
T1
T2=
T3
Associação CASCATA de T1 e T2
formam um par ou configuração
DARLINGTON
Elevado ganho (β)
Elevada corrente
de coletor
5-Materiais: fixação do T2 ao dissipador
APS - Fonte de Alimentação 2820 Abr 17
http://forum.clubedohardware.com.br/topic/871394-fonte-de-alimenta%C3%A7%C3%A3o-
ajust%C3%A1vel-12-a-20v-x-10a-primeira-parte-montagem
http://www.youtube.com/watch?v=hNRacVQRgBc
Fixação do T2 (2N3055):
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5-Materiais: T3 e R4 (proteção ativa)
APS - Fonte de Alimentação 2920 Abr 17
D1 D2
D3 D4
4700uF/
>30V
500mohms
5k2
100uF/
>30V
BD135BC338
2N3055
1k
10k
Saída 0-18V110V/
220V
9+9V - 2A
Fusível 1,5A
+
+
R1
5k2470
Z1
18VLED1
C1
C2
P1
P2
100
R2
R3
R4
R5
T1
T2=
T3
Formam a proteção ativa: a queda em R4 é a
tensão VBE.
VBE controla a corrente de base e
consequentemente a corrente de coletor IC=βIB
5-Materiais: gabinete, bastidor
APS - Fonte de Alimentação 3020 Abr 17
Nome comercial:
Caixa plástica “PATOLA”
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6-Soldagem: tecnologia montagem componentes
APS - Fonte de Alimentação 3120 Abr 17
Furo passante: uso dos pinos dos
componentes. Esses são inseridos em
buracos abertos nas PCIs e soldados a
superfícies no lado oposto. Esses
componentes são geralmente chamados
de componentes PTH (pin through hole).
http://globaleletronics.ind.br/custom_type/linha-de-montagem-pth-pin-through-hole/
Montagem sobre superfície: identificada pelo acrônimo SMT surface
mounting technology
Os componentes usados são denominados por SMD surface
mounting device
6-Solda
APS - Fonte de Alimentação 3220 Abr 17
É uma liga metálica fusível de estanho-chumbo (60/40) usada para criar
uma ligação permanente entre peças de metal.
A solda deve ser fundida de modo a aderir e ligar as peças em
conjunto, de modo que uma liga adequada para utilização como solda
terá um ponto de fusão mais baixo do que as peças que se pretende
juntar.
As ligas que fundem entre 180º C e 190 ° C (360 e 370 ° F, 450 e 460 K)
são as mais comumente usadas
Solda HoHS- solda livre de chumbo: (Restriction of Certain Hazardous
Substances, Restrição de Certas Substâncias Perigosas)
Uma liga lead-free pode ter o custo de fabricação de 8 x
maior que o Sn-Pb.
A substituição é feita pelo uso da prata, cobre e o bismuto. Este nova
composição eleva a temperatura de fusão para 227 ºC, o que implica
na revisão de todos ao processos uma vez que os materiais e
componentes devem estar dimensionados para suportar este nova TºC.
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6-Boas práticas para a soldagem
APS - Fonte de Alimentação 3320 Abr 17
A)
d= Distância para circulação de ar (resfriamento).
B)
D)
C)
E) Ponta estanhada: 1º torce e 2º estanha deixando
uma distância entre o cobre e a isolação.
6-Orientações para soldar
APS - Fonte de Alimentação 3420 Abr 17
1-Limpeza dos terminais + limpeza da placa: uso de desengraxante e desoxidante.Na falta destes produtos utiliza-se uma lixa para limpeza dos terminais dos componentes e a placa. Evite tocar na superfície limpa com as mãos descobertas; a gordura da pele pode impedir a aderência adequada da solda.
2-Ligue o ferro de soldar ou a pistola e deixe esquentar. Deve-se "estanhar" a ponta nova aplicando-se uma solda em fio com resina. Quando adequadamente estanhada, a ponta ficará prateada. Um ferro mal estanhado não produzirá uma junção bem soldada. Limpe a ponta do ferro de soldar em uma esponja. O estanho aumenta a área de solda o que aumenta a superfície de contato entre o objeto e a solda.
3-Aqueça as superfícies a serem unidas mantendo o ferro de soldar ou pistola em um ângulo de modo que a face da ponta assente comodamente na junção e a máxima transferência de calor possa ocorrer do ferro para a junção.O momento correto para aplicar a solda é quando a superfície de trabalho – não o ferro – estiver suficientemente quente para fundir e deixar fluir a solda. Deixe a
superfície de trabalho aquecer suficientemente.
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6-Orientações para soldar
APS - Fonte de Alimentação 3520 Abr 17
4-Alimente o fio de solda na junção, não na ponta do ferro ou da pistola. Quando possível, aqueça a união a partir do lado de baixo e aplique a solda a partir do lado de cima.Se a área de junção não estiver suficientemente quente para fazer fundir e fluir a solda, remova o fio de solda e continue a aquecer a junção.
5-Se a solda não aderir às superfícies, a união não foi corretamente limpa nem recebeu fluxo suficiente. Espere a união esfriar, limpe-a novamente por completo. Aqueça e solde novamente.
6-Pare a alimentação do fio de solda na junção, depois remova o ferro no sentido vertical, nunca para a lateral. Não movimente a junção nem aplique pressão. Deixe a junção esfriar por cerca de 30 segundos para “congelar” a solda no lugar. Não aplique água para acelerar o processo de resfriamento.
7- A retirada do ferro de soldar deve ser feita com um movimento para cima e NÃO para a lateral. Este procedimento pode provocar minúsculos filetes de solda entre ilhas, o que se chama de “bridge”.
VIDEOS ORIENTATIVOS:
1. Confecção placa de circuito impresso artesanal: https://www.youtube.com/watch?v=yMtIrrCM6Wg
2. Como soldar:
a. Como soldar componentes eletrônicos: https://www.youtube.com/watch?v=KrUbLwjmwDY
b. Como soldar e dessoldar componentes: https://www.youtube.com/watch?v=4hDtz2X88yA
6-Acessórios:
APS - Fonte de Alimentação 3620 Abr 17
Suporte para placa
Pinça curva tipo 3ª mão
Esponja
metálica
Estação de soldagem